CC BY
12
УДК 004.6:528
К.В. ХУРЦИЛАВА*, В.А. ЛИТВИНОВ*, С.Я. МАЙСТРЕНКО*
ПОР1ВНЯННЯ ДЕЯКИХ ПРОСТОРОВО-ЧАСОВИХ МОДЕЛЕЙ ГЕОДАНИХ У ЗАСТОСУВАНН1 ДО ОРГАНВАЦП 1НФОРМАЦ1ЙНИХ РЕСУРС1В Г1С СФЕРИ ДЕРЖАВНОГО УПРАВЛ1ННЯ (НА ПРИКЛАД1 Л1СОВОГО ГОСПОДАРСТВА)
1нститут проблем математичних машин i систем НАН Украши, м. Кшв, Украша
Анотаця. Географ!чт (.просторовi) дат складають значну, якщо не переважаючу, частину об 'ему тформацтних ресурав, що використовуються для тдтримки прийняття ршень у галузi державного управлтня. Концептуальною основою представлення таких даних i опису гх змт у час е просторово-часовi моделi (ПЧ-моделi). Мета статтi полягае у порiвняльному аналiзi ПЧ-моделей часових шарiв, найменших стльних геометрт та псевдооб'ектног моделi у застосуванн до геоданих адмiнiстративного типу на прикладi предметног областi сфери управлтня лiсовим фондом. Для виконання порiвняльного аналiзу як основи «бенчмарктга» розглядаються змти стану набору «видiлiв», що входять в один лiсовий квартал, протягом 4-х тактiв (ротв) i особливостi опису цих змт обраними ПЧ-моделями. Аналiзуються показники, як описують динамту кiлькостi вершин (точок), що характеризують потрiбний ресурс пам 'ятi, та об 'емiв таблиць зв 'язку ком-понентiв (таблиць рекомбтацт), що характеризують додаткову часову трудомттюсть обробки геоданих. На основi отриманих результатiв, з урахуванням додаткових лтературних даних, обго-ворюються переваги й недолти обраних моделей у випадку гх застосування до геоданих обраного типу. Проведене моделювання дае вiдnовiдi на найбтьш загальн питання вiдносно улаштування та властивостей розглянутих моделей i в цьому вiдношеннi бтьшою мiрою тюструе практичну методику таког nорiвняльног оцтки. Для конкретних застосувань необхiдно уточнювати очтуваю об 'еми даних, частоту внесення змт, характер та частоту заnитiв. Що стосуеться саме сфери управлтня лiсовим господарством, то в нт у тепершнт час оновлення геоданих виконуеться з рiчним ттервалом, i поки що прийнята найбтьш проста для реалiзацiг модель часових шарiв. Проведений аналiз з урахуванням додаткових сnецифiчних властивостей саме лiсових геоданих дае певн тдстави для вибору моделi найменших стльних геометрт як основи подальшого розвитку задач управлтня лiсовим фондом.
Ключовi слова: nросторово-часовi дат, просторово-часова модель даних, найменшi сптью геометры, псевдооб 'ектна модель, модель часових шарiв.
Аннотация. Географические (пространственные) данные составляют значительную, если не преобладающую, часть объемов информационных ресурсов, используемых для поддержки принятия решений в сфере государственного управления. Концептуальной основой представления таких данных и описания их изменений во времени являются пространственно-временные модели (ПВ-модели). Цель статьи заключается в сравнительном анализе ПВ-моделей временных слоев, наименьших общих геометрий и псевдообъектной модели в приложении к представлению геоданных административного типа на примере предметной области сферы управления лесным фондом. Для выполнения сравнительного анализа в качестве основы «бенчмаркинга» рассматриваются изменения состояния набора «выделов», входящих в один лесной квартал, на протяжении 4-х тактов (лет) и особенности описания этих изменений выбранными ПВ-моделями. Анализируются показатели, описывающие динамику количества вершин (точек), характеризующих требуемый ресурс памяти, и объемов таблиц связей компонентов (таблиц рекомбинаций), характеризующих дополнительную временную трудоемкость обработки геоданных. На основе полученных результатов с учетом дополнительных литературных данных обсуждаются достоинства и недостатки выбранных моделей по отношению к геоданным рассматриваемого типа. Проведенное моделирование дает ответы на наиболее общие вопросы относительно устройства и свойств рассмотренных моделей и в этом отношении в большей мере иллюстрирует практическую методику такой оценки. Для конкретных применений необходимо уточнить ожидаемые объемы данных, частоту внесения изменений, характер и частоту запросов. Что касается именно сферы управления лесным хозяйством, то в ней в настоящее время обновление геоданных выполняется с годич-
© Хурцилава К.В., Литвинов В.А., Майстренко С.Я., 2019 ISSN 1028-9763. Математичш машини i системи, 2019, № 2
ным интервалом, и пока что принята наиболее простая для реализации модель временных слоев. Проведенный анализ с учетом особенностей, характерных для лесных геоданных, дает некоторые основания для выбора модели наименьших общих геометрий как основы дальнейшего развития задач управления лесным фондом.
Ключевые слова: пространственно-временные данные, пространственно-временная модель данных, наименьшие общие геометрии, псевдообъектная модель, модель временных слоев.
Abstract. Geographic (spatial) data is the main or, may be, predominate part of content of information resources using for decision support data in the field of public administration. The conceptual basis for the presentation of such data and the description of their changes over time is spatial-temporal models (ST-models). The purpose of this paper is comparative analysis of ST-models, namely, snapshot models, least common geometries model and pseudo-object model applying to geodata of the public administration type in the context of subject field of forestland management sphere. To perform the comparative analysis as the basis of "benchmarking" the state changes are considered as the set of "divisions" included in one forest quarter, during 4 cycles (years) and the characteristics of describing these changes by selected ST-models. The indices describing the dynamics of vertices (points) number characterizing the required memory resource and the volumes of communication tables of components (recombination tables), which characterize additional time-consuming processing of geodata are analyzed. On the basis of the obtained results, taking into account additional literary data, the advantages and disadvantages of the selected models are discussed in case of their application to the geodata of the chosen type. The simulation we have given, gives answers to the most general questions about mechanism and properties of the considered models and in this respect more illustrates the practical technique for comparative evaluation. For specific applications, it is necessary to specify expected amount of data, the frequency of changing, the character and frequency of queries for concrete applications. Regarding to the area of forest management, the current update of the location data is carried out with an annual interval and so far adopted by the most simple to implement, a snapshot model. The analysis we have carried out, taking into account specific properties of forestland geodata, gives some reasons for choosing least common geometries model as basis for future development offorestland management tasks.
Keywords: spatial-temporal data, spatial-temporal data model, least common geometries, pseudo-object model, snapshot model.
1. Вступ
Аналiз св^ового досвщу в галузi створення та впровадження шформацшних технологш функщонування ситуацшних цен^в оргашв державно'1' влади приводить до висновку, що географiчнi (просторов^ даш складають бшьше половини шформацшних ресурав, яю ви-користовуються для тдтримки прийняття ршень у сферi державного управлшня. Остан-шм часом вщбуваеться активний розвиток просторово-часових геошформацшних систем, що оперують просторовими геоданими та ïx змшами в чаа. Концептуальною основою по-дання та обробки таких даних е просторово-часовi моделi (ПЧ-модел^. В залежносп вщ титв властивостей об'екпв, що змшюються в час (морфолопчних, тополопчних, атрибу-тивних), можливi рiзнi сценарп поведшки ПЧ-даних i рiзнi критерп ефективносп моделей опису цих сценарпв. Аналггичний огляд основних юнуючих ПЧ-моделей [1-3], проведений з метою видшення ïx властивостей, ютотних з точки зору особливостей можливих сфер застосування, показав, що жодна з розглянутих моделей не може розглядатися як ушверса-льна, прийнятно ефективна для вах поеднань титв змш i критерпв. Однак для конкретних предметних областей можливе видшення iз множини моделей деяко'1' предметно- i проблемно- орiентованоï тдмножини, досить ефективно'1' для подання вщповщних даних i вирь шення задач. Зокрема, найбшьш придатними для просторово-часових Г1С вважаються ка-дастровi даш [2, 4], що мають високу точшсть, представлен в единш системi координат та в единому масштаба Тому як типовi застосування ПЧ-моделей у сферi державного управлшня природно розглядати саме даш типу кадастрових.
Метою cmammi е порiвняльний аналiз деяких ПЧ-моделей, яю, на думку aBTopiB, що базуеться на вiдповiдних зауваженнях [2, 3, 5-7], у бшьшш Mipi вiдповiдають вимогам i особливостям представлення зазначених геоданих.
2. Вихщш положення
Однiею з актуальних областей застосування технологiй Г1С у сферi державного управлiння Украши, на прикладi яко'1 розглядаеться застосування ПЧ-моделей, е управлшня люовим господарством: вiдстеження кордошв i властивостей лiсових об'ектiв проводиться з метою вивчення динамши природних процеав, а також виявлення помилок у люових геоданих [8]. Процес ведення люовпорядкування включае формування початково'1 тематично'1 та ка-ртографiчноï шформацп для лiсництв, збереження поточно'1 шформацп у локальних базах даних та формування вихщних паперових документiв, накопичення картографiчних та так-сацiйних даних на серверах баз даних за часовими, територiальними та шшими характеристиками, генеращя рiзного роду вихщних докуменпв (планшетiв, планiв, карт-схем та ш.).
Лiсовi геоданi у форм^ в якiй вони зберiгаються у базi геоданих «Укрдержлюпроек-ту», за точшстю наближаються до кадастрових даних (а саме, для зовшшшх кордошв лю-ництв i часто для меж люових кварталiв). Меж об'екпв у лiсових кварталах менш точш з причин спрощених методiв i складносп спостережень на мiсцевостi, а також неч^ко:!, по сутi, природи люових об'ектiв. Всi вони збер^аються в однiй координатнiй системi з одна-ковим масштабом. Бiльш того, база даних «Укрдержлюпроекту» у явному виглядi мiстить часову компоненту. Лiсовi геоданi мають iерархiчний характер, що зближуе !х iз даними адмiнiстративно-територiального подiлу.
В основi iерарxiчноï оргашзацп лiсового фонду лежать таксацiйнi «видши» - одно-рiднi за таксацшними характеристиками та господарським функцiональним призначенням дшянки лiсового фонду, на всш площi яких при необхiдностi намiчаються однаковi госпо-дарськi заходи. Крiм зазначено! особливостi оргашзацп лiсових геоданих, ютотне значення для вибору альтернативних конкурентоспроможних моделей мають обсяг даних, частота внесения змш, частота i складнють виконання запшив, наявнiсть (або вщсутшсть) рухомих об'ектiв та ш. З урахуванням зазначених критерпв та зауважень [2, 3, 5-7] у згаданш про-блемно-орiентованiй пiдмножини видшеш три ПЧ-моделi:
- модель часових шарiв The Snapshot model (SS-модель);
- модель найменших спiльних геометрш Least Common Geometry model (LCG-модель);
- псевдо-об'ектна модель Pseudo-object model (PO-модель).
Принципи оргашзацп вiдзначених моделей i особливосп представлення часово'1' компоненти полягають у такому.
У SS-моделi данi зберiгаються в шарах через дискретш часовi iнтервали. Окремий шар збер^ае все те, що вщноситься до задано'1 тематично'1 областi в деякий момент часу. Шар супроводжуеться таблицею непросторових даних, що зв'язуе об'екти з вщповщними номерами видшу. Надалi будемо називати юторичними об'ектами ri об'екти, що збер^а-ються (змiна стану яких вiдслiдковуеться) в просторово-часовш базi даних.
У LCG-моделi данi зберiгаються у виглядi сукупносп Найменших спiльних Геомет-рiй (LCG) - незмшних з часом пол^ошв, що цiлком входять або ствпадають з одним iз полiгонiв у кожен заданий момент часу. Зв'язок юторичних об'екпв, часу iснування та складових ïx LCG зберiгаються в базi рекомбiнацiй. Кожен iсторичний об'ект у деякий момент часу повшстю складаеться з одше^ або декшькох LCG.
PO-модель у цiлому схожа з попередньою, але полiгони збер^аються за допомогою дуг (лiнiйниx сегменпв), що використовуються в цiй моделi замiсть LCG. Таблиця дуг на-дае список дуг iз часом ïx створення та знищення, а таблиця iсторичниx об'ектiв вщобра-
жае зв'язoк icтopичних oб'eктiв i дуг. ^и внeceннi нoвих icтopичних oб'eктiв змiнeнi oб'eкти зaнocятьcя як нoвi з вкaзiвкoю дуг, щo вiдпoвiдaють im.
Для пpoвeдeння пopiвняльнoгo aнaлiзy як ocнoви «бeнчмapкiнгy» на peaльних даних пoбyдoвaнo фpaгмeнт пpeдмeтнoï oблacтi, щo змiнюeтьcя (pиc. 1), та poзглянyтo йoгo пpeд-cтaвлeння тpьoмa видiлeними мoдeлями.
Рoзглядaeтьcя cтaн нeвeликoгo нaбopy видiлiв, щo вхoдять в oдин лicoвий квapтaл, пpoтягoм 4orapbox poкiв. На 2-му poцi на бшьшш чacтинi видiлy 17 i нeвeликiй дiлянцi видiлy 18 були craopem нoвi видiли. На 3-му po^ у cepeдинi видiлy 17 cтвopeний нoвий нeвeликий видiл 17.4.
На чeтвepтoмy poцi «анклав» 17.4 змшив фopмy i poзтaшyвaння.
3. Моделювання ПЧ-змш 3.1. SS-модель (рис. 2)
object stratnumber
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
б 17.3
б 17.4
object stratnumber
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
б 17.3
3.2. LCG-модель
На рис. 3-6 зображено можливе застосування методу найменших спшьних геометрш для прикладу з рис. 1. Колонка LCGid - щентифшатор найменших спiльних геометрiй, object -щентифшатор iсторичного об'екта, begin i end - початок i кшець iснування iсторичного об'екта. На картах номерами позначеш найменшi спiльнi геометрп (LCG).
Вихiднi LCG повнiстю ствпадають з вихiдним станом iсторичних об'екпв, що роз-глядаються.
LCGid 1
2
objcct begin end LCGid
1 0 5 1
2 0 5 2
obj ect stratnumber
1 18
2 17
Таблиц» LCG Таблица рекомбшацш Таблиця нсиросторових
атрибутов
LCG
Рисунок 3 - Перший р1к
LCGid
3
4
5
6
7
8
Таблиця LCG
objcct begin end LCGid
1 0 5 4
1 0 2 6
2 0 5 3
2 0 2 5
2 0 2 7
2 0 2 8
3 2 5 8
3 2 5 6
4 2 5 5
5 2 5 7
Таблиця рекомбшацш
object stratnumber
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
5 17.3
Таблиця пепросторових атрибутов
LCG
Рисунок 4 - Другий р1к
ЬССлё
10
Таблиия ЬСв
оЬуеа Ье§1п епё ЬС01с1
1 0 5 4
1 0 2 6
2 0 5 9
2 0 3 10
2 0 2 5
2 0 2 7
2 0 2 8
3 2 5 8
3 2 5 6
4 2 5 5
5 2 5 7
6 3 5 10
Таблиця рекомбшащй
Б1:га1:питЬег
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
5 17.3
6 17.4
Таблиия непросторових атрибут! в
ьсс
Рисунок 5 - Третш рiк
10
11
Таблиця ЬСв
оЬуес! Ьейт еп<1
1 0 5 4
1 0 2 6
2 0 4 11
2 0 5 12
2 0 3 10
2 0 2 5
2 0 2 7
2 0 2 8
3 2 5 8
3 2 5 6
4 2 5 5
5 2 5 7
6 3 5 10
6 4 5 12
Таблиця рекомбшацш
оЬ]ес1 Б^айгитЬег
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
5 17.3
6 17.4
Габлиця непросторових атрибут! в
Рисунок 6 - Четвертий рш
Якщо необхщно отримати стан обласп, що вщстежуеться, наприклад, у третьому рощ, беремо таблицю рекомбшацш з рис. 6, дивимося т рядки, де begin<3<end (рис. 7, по-тр1бш рядки в рамщ). Об'еднуемо отримаш LCG за належшстю до одного юторичного
об'екта. Вщзначимо, що на рис. 7 номери люових об'eктiв показанi похилим шрифтом, а ix меж жирними лшями.
йа!!мешп их лтльних геометрш
3.3. РО-модель
arc begin end
1 0 5
2 0 5
3 0 5
Таблиця дуг
object begin end arc
1 0 5 1
1 0 5 3
2 0 5 2
2 0 5 3
Таблиця юторичних об'екпв
object stratnumber
1 18
2 17
Таблиця непросторових атрибупв
Рисунок 8 - Перший р1к
На рис. 8-11 зображено можливе застосування псевдооб'ектноi моделi для прикладу з рис. 1. Колонка arc - щентифшатор дуги, object - щентифшатор юторичного об'екта,
2
begin i end - початок i кшець iснування iсторичного об'екта. На картах номерами позначеш дуги (меж мiж двома сусiднiми iсторичними об'ектами або дiлянки межi iсторичного об'екта, на яких немае сусiдiв), кшщ дуг - бiлi кола. Щоб уникнути захаращення рисункiв дугами, що накладаються, слiд вказати склад таких дуг окремо у примаках до вщповщних рисункiв.
arc begin end
1 0 5
2 0 2
3 0 5
4 2 5
5 2 5
6 2 5
7 2 5
8 2 5
9 2 5
10 2 5
11 2 5
12 2 5
13 2 5
14 2 5
Таблиця дуг
object begin end arc
1 0 5 1
1 0 2 3
2 0 2 2
2 0 2 3
1 2 5 13
1 2 5 7
1 2 5 8
2 2 5 13
2 2 5 14
2 2 5 4
3 2 5 4
3 2 5 5
3 2 5 6
3 2 5 7
4 2 5 6
4 2 5 8
4 2 5 9
4 2 5 10
4 2 5 11
5 2 5 11
5 2 5 12
object stratn umber
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
5 17.3
Таблиця непросторових атрибутов
Таблиця ¡сторичних об'екпв
Рисунок 9 - Другий р1к
Вiдзначимо, що на рис. 9 дуга 2 - це об'еднання дуг 14, 5, 9, 12, 10. Дуга 3 - 13, 3 (не накритий вiдрiзок), 8, 6. 6 е частиною дуги 6.
При внесенш змiн штучш дати (оскiльки ми в цей момент не знаемо, коли дана LCG або дуга перестане належати вказаному видшу) замiнюються, де можливо, на справжш (коли стане вщомий справжнiй кiнцевий час). Штучний кшцевий час бажано обирати дос-татньо великим, щоб у випадку, коли потрiбно буде вносити змши, що стосуються кшце-вого або тзшшого часу, не доводилося зайвий раз коригувати змiст таблицi рекомбiнацiй.
Аналогично вносяться данi й для третього року. Тому вщповщний рисунок можна не наводити.
Якщо необхiдно отримати стан обласп, що вiдстежуеться, наприклад, у третьому рощ, беремо таблицю юторичних об'ектiв з рис. 10, дивимося т рядки, де begin<3<end (див. рис. 11, потрiбнi рядки в рамщ). Об'еднуемо отриманi дуги за приналежшстю до одного юторичного об'екта.
arc begin end
i G 5
2 G 2
З G б
А 2 б
5 2 5
б 2 б
7 2 5
В 2 б
g 2 б
ig 2 б
ii 2 б
i2 2 б
1З 2 б
1а 2 б
1б З А
1б А б
il А б
Таблиця дуг
object begin end arc
1 G 5 1
1 G б З
2 G 2 2
2 G 2 З
1 2 б 1З
1 2 б l
1 2 б В
2 2 б 1З
2 2 б 1А
2 2 б А
З 2 б А
З 2 б б
З 2 б б
З 2 б l
А 2 б б
А 2 б В
А 2 б g
А 2 б 1G
А 2 б 11
б 2 б 11
б 2 б 12
2 З А 1б
б З А 1б
2 А б 1б
б А б 1б
2 А б il
б А б il
object stratnumber
1 1В
2 17
3 17.1
А 1l.2
б И.З
б 1l.4
Таблиця непросто-poßHx aтpибyтiв
Таблиця юторичних oo'cktíb
Рисунок 10 - Четвертий pÍK
Вiдзнaчимo, щo на p^. 10 дуга 2 - це oб'eднaння дуг 14, 5, 9, 12, 10. Дуга 3 - 13, 3 (не на^итий вiдpiзoк), 8, 6. 6 e чacтинoю дуги 6. Дуга 15 - це oб'eднaння дуг 15 та 16.
Вiдзнaчимo, щo на p^. 11 нoмepи лicoвих oб'eктiв пoкaзaнi кypcивoм, a ïx меж -жиpними лiнiями. Дуга 2 - це oб'eднaння дуг 14, 5, 9, 12, 10. Дуга 3 - 13, 3 (ненастий вiдpiзoк), 8, 6. 6 e чacтинoю дуги 6.
4. Результати моделювання
Зведеш дaнi за чoтиpи poки щoдo кiлькocтi вepшин V. , щo xapaктepизyють пoтpiбний pe-cypc пaм'ятi, i oбcягy таблиць peкoмбiнaцiй Щ , щo xapaктepизyють дoдaткoвy чacoвy тpy-дoмicткicть пoпepeдньoï oбpoбки гeoдaниx, нaвeдeнi у табл. 1.
Для вах мoдeлeй тд «вepшинoю» poзyмieтьcя деяка тoчкa. 3oKpeMa, для SS та LCG-мoдeлeй це точка, де тopкaютьcя двi cтopoни (peбpa) пoлiгoнy. В LCG-мoдeлi ^жний пoлiгoн збepiгaeтьcя oKpeMo, тoмy вepшини дyблюютьcя. Для дуг PO-мoдeлi - це точка на кшцях пoлiлiнiй aбo на cтикy ïx лшшних вiдpiзкiв.
агс begin end
1 0 5
2 0 2
3 0 5
4 2 5
5 2 5
6 2 5
7 2 5
8 2 5
9 2 5
10 2 5
11 2 5
12 2 5
13 2 5
14 2 5
15 3 4
16 4 5
17 4 5
Таблиця дуг
оЫей begin е^ агс
1 0 5 1
1 0 2 3
2 0 2 2
2 0 2 3
1 2 5 13
1 2 5 7
1 2 5 8
2 2 5 13
2 2 5 14
2 2 5 4
3 2 5 4
3 2 5 5
3 2 5 6
3 2 5 7
4 2 5 6
4 2 5 8
4 2 5 9
4 2 5 10
4 2 5 11
5 2 5 11
5 2 5 12
2 3 4 15
6 3 4 15
2 4 5 16
6 4 5 16
2 4 5 17
6 4 5 17
о^ей з1ха1:питЬсг
1 18
2 17
3 17.1
4 17.2
5 17.3
6 17.4
Таблиця непросто-рових атрибупв
14
12
Таблиця юторичних об'екпв
Рисунок 11 - Отримання стану обласп, що вщстежуеться, у третьому рощ для псевдо-об'ектно! модел1
Таблиця 1 - Характеристики об'ему пам'ят
1 (Роки) АГ1 Г
ЬСО РО ЬСО РО
1 27 27 27 20 0 2 4
2 49 76 56 58 0 10 21
3 59 135 66 63 0 12 23
4 65 200 75 70 0 14 27
З табл. 1 видно, що за чотири роки для представлення геоданих у ЬСО та РО-моделях вимагаеться майже у три рази менше пам'яп, шж у ББ-модель З iншого боку, ББ-модель, не потребуючи обробки даних при внесеннi змiн, при внесенш нових даних пра-цюе значно швидше. Але слiд взяти до уваги, що наведен значення характеризують вщпо-вiднi показники ПЧ-моделей, що розглядаються, лише для деякого первинного перюду представлення набору видiлiв, що починаеться з вщносно великого зростання !х сукупно'1
складность З ще'1 точки зору являе штерес оцiнка трендiв, яка дае уявлення про наближен-ня до деякого стацюнарного стану процесу розвитку системи. В основi оцiнки таких трен-дiв можуть бути покладеш вiдноснi показники, що визначае динамшу значень V. та Щ . В табл. 2 наведеш значения / АУ1, яю характеризують покроков1 вщносш значения приросту об'ем1в пам'ят1, значения Д/^'/дК , що характеризують вщносне значения додатко-во'1 трудомiсткостi внесення змiн, та значення Щ/V , якi характеризують вщносне значен-ня додатково'1 трудомюткосп виконання запитiв. Iнтерпретацiя цих даних у контекст ощ-нки трендiв повинна враховувати, що у розглянутому випадку бшьш пiзнi значення краще передбачають майбутне, нiж раннi, адже вони ближче до деякого стацюнарного стану. У цьому сена порiвняльнa економiя пам'ят для LCG- та PO-моделей стосовно SS-моделi ближче до 0,14 та 0,11 вщповщно, шж до 0,38 та 0,35, як випливало б iз даних табл. 1.
Таблиця 2 - Порiвняльнi характеристики об'ему пам'ят та швидкосп обробки зaпитiв
Роки
1 2 3 4
д^се^др® 1 0,59 0,17 0,14
АГРО/АГ88 0,74 0,78 0,08 0,11
¿щЦОО!^® 0,07 0,16 0,03 0,03
АЯРО/АГж 0,15 0,35 0,03 0,06
^ьсо ! у ьсо 0,07 0,18 0,18 0,19
ЩРО^РО 0,2 0,36 0,37 0,39
У цiлому розглянуп дaнi, з урахуванням вiдповiдних порiвняльних якiсних оцiнок [2, 3, 6], дають пiдстaви для таких ощночних тверджень.
1. Нaйбiльшою простотою реaлiзaщi, простотою користування вже накопиченими даними, простотою та швидкютю внесення змш вiдзнaчaеться SS-модель, особливо для розповсюджених Г1С, орiентовaних на шари. Однак iз зростанням кiлькостi шaрiв рiзко зростае об'ем даних, оскiльки у кожному шaрi («зшмку») зберiгaються як змшеш, так i незмiннi об'екти. Прост запити вiдносно деякого стану карти виконуються швидко, але, щоб дiзнaтися, як змiнився деякий об'ект за визначений промiжок часу, потрiбно крок за кроком переглядати послщовш шари, що може бути дуже трудомютким. Та, нaрештi, змь ни, що вщбулися мiж двома часовими шарами, втрачаються (саме цей недолш у [9] вщзна-чаеться як найбшьш суттевий для бiльшостi застосувань).
2. LCG- та PO-моделi вимагають значно менше пaм'ятi, нiж SS-модель. При цьому PO-модель бiльш ощадлива, нiж LCG. Ця перевага, однак, виявляеться тим бшьше, чим менше змшюеться з часом область, що вщслщковуеться. У граничному випадку при майже вщсутшх змiнaх облaстi на деякому такт (у наведених прикладах - рощ) об'ем даних SS-моделi поповнюеться новим «шаром», а поповнення об'емiв даних LCG- та PO-моделей близьке до нуля.
3. Внесення змш та вщповвд на запити характеризуються, звичайно, бшьшою часовою трудомютюстю для LCG- та PO-моделей, нiж для SS-моделi. При цьому LCG- модель працюе швидше, нiж PO-модель. Як зазначаеться у [2, 3], метод найменших спшьних гео-метрiй переважае iншi методи у випадку, коли необхщно проaнaлiзувaти змiни деяко'1' об-лaстi, що вщслщковуеться за заданий часовий промiжок. Крiм того, LCG-модель простiше реaлiзуеться, нiж псевдооб'ектна. Однак PO-модель мае переваги у швидкосп при великш кiлькостi змiн та склaднiй, неоднорщнш iерaрхii об'ектiв або и вщсутносп.
5. Висновки
Проведене моделювання дае вщповвд тiльки на найбiльш загальнi питання вщносно улаш-тування та властивостей розглянутих моделей i в цьому сена у бшьшш Mipi шюструе практичну методику тако'' порiвняльноi оцшки. Як видно, LCG- та PO-моделi приблизно рiвноцiннi, тому предметом первинного ршення е вибiр моделi SS або LCG/PO. При цьому для конкретних застосувань необхщно уточнити очшуваш об'еми даних, частоту вне-сення змiн, характер та частоту запипв.
Стосовно сфери управлiння люовим господарством, то у теперiшнiй час у системi ГIС-Лiспроект [10], для яко'' оновлення геоданих виконуеться з рiчним iнтервалом, прийн-ята найбшьш проста для реалiзацii SS-модель. Однак у мiру ускладнення задач аналiзу ди-намiки лiсового фонду, що визначаються тенденцiею переходу вiд опису i експлуатацп до управлiння природними ресурсами, недолши SS-моделi тягнуть за собою необхщшсть за-стосування бшьш ефективних ПЧ-моделей. Проведений аналiз з урахуванням властивостей лiсових геоданих [10] дае певш пiдстави для вибору саме LCG-моделi як основи розвитку задач управлшня лiсовим фондом.
СПИСОК ДЖЕРЕЛ
1. Заварзин А.В., Капралов Е.Г., Кошкарев А.В. [и др.]. Основы геоинформатики / ред. В.С. Тику-нова. М.: Издательский центр «Академия», 2004. Т. 1. 352 с.
2. Ott T., Swiaczny F. Time-Integrative Geographic Information Systems: Management and Analysis of Spatio-Temporal Data. Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hong Kong; London; Milan; Paris; Singapore; Tokyo: Springer, 2001. 234 p.
3. Wachowicz M. Object-Oriented Design for Temporal GIS. Bristol, Pennsylvannia: Taylor and Francis Inc., 1999. 136 p.
4. Berman M.L. Modeling and Visualizing Historical GIS Data. URL: http://www.fas.harvard.edu/~chgis/work/docs/papers/CGA Wkshp2009 Lex 9apr09.pdf.
5. Langran G. A Review of Temporal Database Research and It's Use in GIS Applications. International Journal of GIS. 1989. Vol. 3, N 3. P. 215-232.
6. Borek A., Panecki T. Cartographic visualization of historical source data on AtlasFontium. Progress in Cartography. Cham: Springer, 2016. P. 65-81.
7. Demoor M. A HIS-GIS for 200 Years of Belgian Territorial Structures (1796-2000). URL: http://www.fas.harvard.edu/~chgis/meetings/papers/demoor shanghai.pdf.
8. Литвинов В.А., Майстренко С.Я., Хурцилава К.В. Типовые ошибки в информационных ресурсах ГИС, правила и особенности их выявления в сфере лесного хозяйства (на примере системы «ГИС-Леспроект»). Математичт машини i системи. 2016. № 3. С. 78-90.
9. Longley P.A., Goodchild M.F., Maguire D.J., Rhind D.J. Geographical Information Systems: Principles, Techniques, Applications and Management. 2nd Ed. Wiley, 1999. URL: http://www.geos.ed.ac.uk/~gisteac/gis_book_abridged/.
10. Майстренко С.Я., Литвинов В.А., Хурцилава К.В. Типовые правила корректности топологии в геоданных и их применение к сфере лесного хозяйства на примере системы «ГИС-Леспроект». Часопис картографИ: зб. наук. праць. 2016. № 14. С. 159-169.
Стаття надтшла до редакцп 20.03.2019
